Pelajar di ETH Zurich telah membangunkan mesin fusion serbuk laser yang mengikuti laluan alat bulat untuk mencetak komponen bulat, yang membolehkan pemprosesan pelbagai logam sekaligus. Sistem ini dengan ketara mengurangkan masa pembuatan dan membuka kemungkinan baru untuk aeroangkasa dan industri. ETH telah memfailkan permohonan paten untuk mesin itu, dan hasilnya diterbitkan diAnnals CIRP.
Hari ini, hampir semua enjin roket moden bergantung pada percetakan 3D untuk memaksimumkan prestasi mereka dengan gandingan yang ketat antara struktur dan fungsi. Pelajar di ETH Zurich kini telah membina pencetak logam material - yang tinggi - Mesin ini secara asasnya boleh mengubah percetakan 3D bahagian logam, mengakibatkan pengurangan ketara dalam masa dan kos pengeluaran.
Pasukan enam pelajar sarjana muda dalam semester kelima dan keenam mereka membangunkan mesin baru di makmal pembuatan maju di bawah bimbingan Profesor ETH Markus Bambach dan saintis kanan Michael Tucker sebagai sebahagian daripada Rapture Projek Fokus. Dalam masa sembilan bulan, para pelajar menyedari, membina dan menguji idea mereka. Mesin ini terutama bertujuan untuk aplikasi dalam aeroangkasa yang memaparkan kira -kira geometri silinder, seperti muncung roket dan turbomachinery, tetapi juga kepentingan luas untuk kejuruteraan mekanikal.
Memberi akses kepada teknologi canggih
Projek Lead Tucker menjelaskan bahawa projek itu datang dari cabaran yang sangat spesifik: Membangunkan Bi - cecair - memacu muncung roket untuk Aris, Inisiatif Ruang Akademik Switzerland, yang membina roketnya sendiri dengan penglihatan untuk mencapai ruang. Dalam beberapa tahun akan datang, Aris bertujuan untuk mencapai garis Kármán - sempadan ruang yang diiktiraf di peringkat antarabangsa yang ditetapkan pada ketinggian 100 kilometer, di luar atmosfera terlalu tipis untuk menyokong penerbangan dengan pesawat tanpa pendorong khas.
Untuk menahan haba dan tekanan yang kuat ke atas pelancaran lanjutan, muncung roket harus dibuat dengan banyak logam. Sebagai contoh, pedalaman mereka boleh diperbuat daripada haba - yang menjalankan tembaga dengan saluran penyejukan bersepadu dan bahagian luar mereka dari aloi nikel tahan panas -. "Bagi pemain kecil seperti pasukan roket pelajar kami, teknologi bahan berbilang- ini sehingga kini terlalu kompleks dan terlalu mahal, meletakkannya dari jangkauan," kata Tucker.
Percetakan 3D putaran
Jantung mesin baru adalah platform berputar yang membolehkan proses percetakan laju - tinggi. Tidak seperti Mesin Fusion Bed Fusion Laser Rectilinear, di mana lapisan serbuk baru perlu digunakan selepas setiap lapisan cair, mesin Rapture berfungsi bukan - berhenti terima kasih kepada platform berputarnya. Ini bermakna serbuk diterapkan dan disatu oleh laser secara serentak, yang meningkatkan produktiviti dengan ketara. Ini mengurangkan masa pembuatan untuk komponen silinder oleh lebih daripada dua pertiga.
"Proses ini sangat sesuai untuk muncung roket, enjin berputar dan banyak komponen lain dalam industri aeroangkasa," kata Tucker. "Mereka biasanya mempunyai diameter besar tetapi dinding yang sangat nipis," tambahnya. Walaupun mesin itu juga mampu menghasilkan axisymmetric non - atau array bahagian, kaedah berputar amat berkesan untuk menghasilkan geometri ini dengan tepat.
Mencetak dua logam secara serentak
Mesin berputar boleh memproses dua logam yang berbeza dalam satu operasi. Sistem konvensional memerlukan beberapa langkah dan jumlah serbuk logam yang lebih besar. Sebagai pemisahan dan pemulihan serbuk campuran kekal sebagai cabaran terbuka, hari ini kebanyakan serbuk ini menjadi sisa. Kaedah baru hanya mendepositkan bahan di mana ia sebenarnya diperlukan dalam komponen, dengan itu mengurangkan sisa.
Mesin ini mempunyai mekanisme yang meniup gas lengai di atas kawasan di mana serbuk itu bersatu. Ini menghalang komponen dari pengoksidaan semasa ia dicetak. Soot, Spatter dan lain -lain oleh - produk secara sistematik diekstrak melalui outlet. "Pada mulanya kita meremehkan sejauh mana mekanisme aliran gas mempengaruhi kualiti produk," kata Tucker. "Sekarang kita tahu ia penting." Terima kasih kepada seni bina berputar mesin yang baru dibangunkan, keadaan aliran gas tempatan boleh dikawal lebih ketat daripada dengan mesin konvensional.
Disesuaikan dan bukan komponen standard
Murid -murid menghadapi beberapa cabaran teknikal ketika membangunkan mesin fusion bed laser novel, salah satunya melibatkan penyegerakan laser pengimbasan dengan putaran pembekal gas dan bekalan serbuk. Di samping itu, kerana banyak bahagian yang diperlukan untuk mesin tidak tersedia secara komersil, pasukan itu merancang sendiri. Ini termasuk sambungan berputar untuk salur masuk gas dan sistem yang secara automatik mengisi serbuk semasa operasi.
Walau bagaimanapun, pasukan pelajar telah berjaya membina sebuah mesin yang hampir kelihatan bersedia untuk aplikasi perindustrian. Bagi Tucker, ini adalah salah satu acara utama projek fokus: "Hakikat bahawa satu pasukan pelajar membangun dan membina mesin berfungsi dalam sembilan bulan adalah sangat luar biasa."
Potensi untuk aeroangkasa, e - mobiliti dan banyak lagi
Serta aplikasi konkrit untuk ARIS dan industri aeroangkasa secara umum, pasukan melihat aplikasi yang berpotensi dalam sektor lain, seperti dalam turbin pesawat dan gas, dan untuk motor elektrik di mana cincin - geometri berbentuk adalah norma. Disebabkan potensi komersil yang baru dan hebat, permohonan paten telah difailkan oleh ETH yang meliputi Rotary Multi - bahan bedak laser bed fusion teknologi, yang telah dicalonkan untuk Anugerah ETH Spark.
Komponen yang dihasilkan setakat ini dengan prototaip mempunyai diameter sehingga 20 sentimeter. Pasukan penyelidikan kini sedang mencari proses untuk kelajuan yang lebih tinggi dan diameter yang lebih besar, dan mereka sedang mencari rakan industri untuk bekerjasama dengan mereka untuk terus membangun dan menggunakan teknologi revolusioner ini.
